秸稈飼料中的微生物技術(shù)運(yùn)用技巧探究

摘要：我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物種植規(guī)模較大，作物秸稈資源較為豐富，利用微生物技術(shù)加工秸稈飼料，能夠大幅降低秸稈資源的浪費(fèi)。本文簡要介紹了秸稈飼料中所應(yīng)用的關(guān)鍵微生物物質(zhì)，分析了秸稈飼料微生物處理的原理，并提出5種具體的微生物技術(shù)應(yīng)用方法，希望為秸稈資源化利用提供參考。

關(guān)鍵詞：秸稈飼料;微生物技術(shù);降解;發(fā)酵;資源化利用

中圖分類號：S816.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：焦龍（1990-），男，碩士，助教。研究方向：微生物學(xué)。

農(nóng)作物秸稈是寶貴的生物資源之一，在全球能源供應(yīng)緊張的背景下，已經(jīng)成為主要的能源來源。數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)業(yè)種植所投入50%的生產(chǎn)要素被轉(zhuǎn)化為秸稈，我國秸稈年產(chǎn)量雖然可達(dá)7億t左右，但秸稈的有效利用率僅為60%，用于秸稈飼料生產(chǎn)的秸稈原料約占15%，秸稈的資源化利用仍有較大的發(fā)展空間。

1秸稈飼料中所應(yīng)用的關(guān)鍵微生物物質(zhì)

1.1微生物

秸稈中纖維素的含量較大，屬于木質(zhì)纖維，具有較強(qiáng)的不可溶性。微生物中的細(xì)菌、真菌、放線菌是秸稈原料降解中的重要微生物物質(zhì)，能夠形成分解纖維素的物質(zhì)，其中，細(xì)菌芽孢桿菌屬（Bacillus）、類芽孢桿菌（Paenibacillus）、假單胞菌屬（pseudomonas）、弧菌屬（vibrio）、微球菌屬（Micrococcus）、鏈球菌屬（Streptococcus）、梭菌屬（Clostridium）等能夠作用于秸稈，形成大量的纖維素酶以此來分解秸稈中的纖維素;真菌如青霉屬、鐮刀菌屬等，能夠在氧化作用下對秸稈中的纖維素與半纖維素產(chǎn)生較強(qiáng)的分解作用;放線菌中的纖維素諾卡氏菌，在降解秸稈纖維素的同時還能夠固氮，資料顯示，該類菌種每降解1g纖維素可固氮8.6mg[1]。以上微生物質(zhì)可分解秸稈中所含有的不易被動物消化的纖維素，使秸稈飼料更加廣泛被適用，從而有效增強(qiáng)飼料的利用價值。

1.2酶類物質(zhì)

應(yīng)用于秸稈飼料中的酶類物質(zhì)主要有纖維素酶、半纖維素酶、木質(zhì)素酶等。其中，纖維素酶的復(fù)合體主要由Cx和C1組成，能夠與纖維素形成水解，經(jīng)過各類反應(yīng)而產(chǎn)生動物所需的葡萄糖等能量物質(zhì)，具有較高的飼料價值;半纖維素酶中主要包括β葡聚櫧酶、半乳聚糖酶等，主要用于分解秸稈中的半纖維素，當(dāng)動物食用飼料時，能夠通過分解降低其腸道內(nèi)容物黏性，從而增強(qiáng)機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力;木質(zhì)素酶能夠降解秸稈中的木質(zhì)素，并改變秸稈物質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)其營養(yǎng)價值。

2秸稈飼料微生物處理的原理

2.1發(fā)酵秸稈飼料

在秸稈原料中所含的主要成分含量比例為中性洗滌纖維70%～80%、酸性洗滌纖維50%～60%，而蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)含量僅為5%左右，若直接將秸稈用于養(yǎng)殖會抑制動物的生長;同時，若飼料中的木質(zhì)素含量過高，將不易被動物機(jī)體的瘤胃微生物所降解，會加大其患有消化性疾病的概率。利用微生物菌或酶類物質(zhì)可對秸稈粗飼料中不易被分解的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等進(jìn)行分解，能夠降低纖維素含量至30%左右、木質(zhì)素降低至9%～14%，從而促使飼料中的一部分形成能量物質(zhì)直接被動物機(jī)體吸收，而另一部分則會被其它物質(zhì)進(jìn)一步分解，進(jìn)而有效增強(qiáng)動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收能力。

2.2秸稈降解過程

大多數(shù)研究人員認(rèn)為，秸稈飼料生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的分解工作，主要是腐生微生物如真菌、細(xì)菌等經(jīng)過分解反應(yīng)，形成各種能夠分解纖維素、半纖維素的酶類物質(zhì)，從而將相關(guān)物質(zhì)分解為單糖或二糖，再通過氧化反應(yīng)形成CO2和H2O，或被菌體物質(zhì)吸收。在氧化過程中CDH酶類物質(zhì)所發(fā)揮的作用特別關(guān)鍵，是促進(jìn)纖維素與木質(zhì)素降解的主要成分。微生物菌類或酶類物質(zhì)降解秸稈時，需要各類物質(zhì)共同協(xié)作降解相關(guān)物質(zhì)，才能切實(shí)達(dá)到較高的降解效果，形成高質(zhì)量秸稈飼料，從而使秸稈在生物飼料方面的利用率發(fā)揮最大效用。

3運(yùn)用微生物技術(shù)處理秸稈的具體方法

3.1青貯飼料

青貯法是一種簡單、可靠且經(jīng)濟(jì)的方法，已經(jīng)在世界各國畜牧生產(chǎn)中普遍推廣應(yīng)用。一般青貯飼料就是將秸稈原料放在一個密閉且溫度適宜（30℃左右）的環(huán)境中，然后在厭氧菌的作用下將該環(huán)境轉(zhuǎn)化為一個酸性環(huán)境，以此來對各種有害微生物的滋生進(jìn)行有效抑制，從而最大限度保留秸稈營養(yǎng)物質(zhì)。青貯飼料的生產(chǎn)方法較為簡單，所耗費(fèi)的成本較低，因此該方法在秸稈飼料化利用中較為常見，但在實(shí)際處理秸稈過程中，也會受到各種不可預(yù)見因素的影響。

如，在玉米秸稈青貯飼料發(fā)酵過程中，其青貯過程的質(zhì)量控制比較復(fù)雜，需要對秸稈存放時間以及青貯后取料厚度進(jìn)行控制。一般需要在玉米秸稈收割后的48h內(nèi)進(jìn)行青貯，青貯前需要利用鍘刀將秸稈切成長度為3～5cm的桿段，然后加入適量尿素攪拌，即可放入密閉青貯倉內(nèi)進(jìn)行青貯處理。需要注意的是，秸稈青貯前的存放時間不可過長，否則會降低秸稈飼料的營養(yǎng)成分含量，甚至?xí)斐蓚}內(nèi)酸性環(huán)境的改變，使腐敗微生物滋生。在進(jìn)行取料時，要注意每次取料的厚度控制在10cm以上，從而確保飼料內(nèi)乳酸菌數(shù)量符合動物消化的標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3.2微貯飼料

微貯法指的是將農(nóng)作物秸稈與微生物菌一同放到一個密閉的空間內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，經(jīng)過一段時間后秸稈中的相關(guān)物質(zhì)即可被分解，從而得到豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，供動物機(jī)體所吸收。利用微貯法制作秸稈飼料時，主要是利用活桿菌物質(zhì)將秸稈中的木質(zhì)素、纖維素等轉(zhuǎn)化為糖并與密閉空間內(nèi)的酸產(chǎn)生反應(yīng)，從而使pH值降低到4.5～5.0，此時秸稈飼料中的丁酸菌或腐敗物質(zhì)都不會再繼續(xù)繁衍，因此在該環(huán)境下秸稈飼料會變得更加松軟，味道更受動物喜歡。

微貯技術(shù)比較適合水分含量相對較低的秸稈，如小麥、稻谷、高粱等作物的秸稈，能夠達(dá)到很好的發(fā)酵效果。一般動物食用微貯飼料其采食速度可提高40%左右，同時消化率也能提高35%。

3.3秸稈生化飼料

菌體蛋白生物是常見的秸稈發(fā)酵劑，在特定環(huán)境下利用此類物質(zhì)能夠促使微生物菌類或酶類物質(zhì)大量繁殖，在飼料發(fā)酵過程中能夠?qū)⑾嚓P(guān)物質(zhì)有效合成游離氨基酸和菌體蛋白，能夠有效增強(qiáng)秸稈飼料的適口性，提高其營養(yǎng)價值，可促進(jìn)動物腸道吸收。

菌體蛋白生物中的綠色霉菌與飼料酵母混合使用能夠產(chǎn)生良好的發(fā)酵效果[3]，能夠?qū)⒔斩捴?0%的纖維素轉(zhuǎn)換為葡萄糖，且在酵母的吸收作用下，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化出更多的單細(xì)胞蛋白質(zhì)，最高可達(dá)30%以上，從而大幅增強(qiáng)秸稈飼料的營養(yǎng)價值。秸稈生化飼料可應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖中，能夠大幅提高奶牛的產(chǎn)奶量。

3.4微生物發(fā)酵秸稈飼料

微生物發(fā)酵秸稈飼料適用范圍較廣，可根據(jù)不同養(yǎng)殖類型進(jìn)行秸稈飼料長度的劃分，如養(yǎng)?？蓪⒔斩掞暳祥L度控制在6cm，養(yǎng)羊可控制在3～4cm，此類飼料應(yīng)用較為靈活，飼養(yǎng)人員可根據(jù)養(yǎng)殖實(shí)際情況自行組合。

當(dāng)前較為常用的發(fā)酵方法是采用厭氧固體發(fā)酵的形式，主要流程如下。復(fù)活菌種。一般需要將菌種試劑溶于水中恢復(fù)菌種活性，然后將秸稈反復(fù)揉搓，為使該過程效果更佳，可先將秸稈分為2～3段，使菌種的滲透性更強(qiáng);調(diào)節(jié)秸稈內(nèi)的水分。在乳酸菌發(fā)酵作用下，需要將秸稈濕度控制在70%左右，以此來增強(qiáng)秸稈飼料的發(fā)酵效果;秸稈入倉，鋪平壓實(shí)。秸稈入倉時，一般需要鋪放厚度為20～30cm的秸稈材料在底層，然后均勻地噴灑攪拌好的菌液，并按照這個厚度比例和噴施方法將所有秸稈分層堆放，當(dāng)秸稈高度高于倉口40cm左右時，即可封住倉門。必要時，需要在秸稈最上層的表面覆蓋1層塑料膜，減少其與空氣的接觸，降低二次發(fā)酵的效果，同時還可升高飼料倉的溫度，使一次發(fā)酵效果更加有效。

3.5多維復(fù)合酶菌秸稈發(fā)酵飼料

利用EM（有益微生物），如乳酸菌群、光合菌群、酵母菌群等，能夠綜合成多維復(fù)合酶菌，在秸稈飼料發(fā)酵過程中，可有效分解飼料中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等組合而成的NDF物質(zhì)，從而有效提高秸稈的消化率和進(jìn)食速度。

經(jīng)過多維復(fù)合酶菌發(fā)酵而成的秸稈飼料，在糞便除臭、畜禽生長和防病方面也具有一定效果，但由于其需要的微生物菌群種類與數(shù)量均較大，不具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)適用性，當(dāng)前還未被普及應(yīng)用。

4結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展對秸稈價值的認(rèn)識仍具有極大偏差，在資源化利用方面存在技術(shù)局限，開發(fā)潛力相對較大。隨著政府對農(nóng)業(yè)技術(shù)的研發(fā)力度不斷加大，農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)的開發(fā)在一定程度上為秸稈資源化利用的發(fā)展提供了契機(jī)，秸稈發(fā)酵飼料的生產(chǎn)不但可以改善資源的浪費(fèi)現(xiàn)象，還可以推動國家養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)不斷加強(qiáng)微生物技術(shù)的研發(fā)，提高技術(shù)應(yīng)用的能力，為秸稈資源化利用率的提高奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]滕道明，郝明靜，劉召華.秸稈飼料中的微生物技術(shù)運(yùn)用技巧分析[J].中國飼料，2018（02）：61-64.

[2]劉娜，王炳，刁其玉，等.玉米秸稈飼料菌酶復(fù)合發(fā)酵技術(shù)[J].飼料工業(yè)，2018，39（17）：45-49.

[3]寧艷春，陳希海，杜寶軍，等.微生物發(fā)酵飼料的技術(shù)調(diào)研及關(guān)鍵技術(shù)分析[J].飼料博覽，2019（01）：23-26.

（責(zé)任編輯 周康）